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UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA

RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA Cindy Rivera, Steven Pastor Facultad Ingeniería Mecatrónica, Universidad Militar Nueva Granada Bogotá D.C., Colombia e-mail: [email protected] e-mail: [email protected]

OBJETIVO: Diseñar un rectificador de media onda monofásico para alimentar una carga R y una RL. Objetivos específicos:  Verificar las formas de entrada del rectificador y sobre la carga.  , FF, FR  Verificar los valores del rectificador.  Analizar los resultados teóricos y experimentales, y justificar las posibles divergencias. MARCO TEORICO: Para la primera parte de la práctica se toma el esquema mostrado en la figura 1.

Figura1. Rectificador de media onda.

Vmax=Vs∗√ 2 Donde

Vs=26V

Vmax=26 V ∗√ 2

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Vmax=36.76 V

Para determinar la componente del voltaje DC sobre la carga: π

V DC =

1 ∫ Vmax sen ( wt ) dwt 2π 0 π

Vmax V DC = ∫ sen ( wt ) dwt 2π 0 V DC =

Vmax [ cos ( wt ) ] π 2π 0

V DC =

Vmax =0.318∗Vmax π

{

V DC =0.318∗36.76V V DC =11.68 V

Para determinar la componente

√

π

1 V RMS = Vma x 2∗se n2 ( wt ) dwt ∫ 2π 0 Vmax V RMS = √ 02 π

√

π

∫

√

0

1−cos ( 2 wt ) dwt 2

V RMS =

sen (2 wt ) π Vmax wt− 2 0 √2 π

V RMS =

Vmax 2

{

V RMS :

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V RMS =

36.76 V 2

V RMS =18.38V

Para la componente I DC =

e

I MRS

V DC V V I RMS = RMS I max = max RL RL RL R L=10 Ω

Donde I DC =

I DC

11.68 V 18.38 V 36.76 V I = I = 10 Ω RMS 10 Ω max 10 Ω

I DC =1.168 A I RMS =1.838 A I max=3.676 A

Para la

PDC

y

PMRS

V (¿¿ RMS)2 RL 2 ( V DC ) PDC = P MRS =¿ RL Al tener estos datos podemos hallar el rendimiento, el cual nos permitirá saber la eficiencia del diseño V max 2 ) π 4 η= = 2 =0.4 2 V π ( max ) 2 (

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η =40

Factor de forma FF=

V RMS V max/ 2 π = = V DC V max /π 2

FF=157 Factor de rizado FR=√ F F 2−1=√ 1.572−1 FR=121

Factor de utilización del transformador TUF=

PDC Vs∗Is

V max 2 ) /R L π TUF= V max V ∗[( max )/ R L ] π √2 (

TUF=

2 √2 2 π

TUF=0.28 Por lo cual la potencia necesaria en el transformador será: Vs∗Is =

P DC TUF

Vs∗Is =

11.68 V ∗1.168 A =48.72 W 0.28

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Para la segunda parte de la práctica se hará uso del esquema mostrado en la figura 2.

Figura2. Rectificador de media onda con carga inductiva y un diodo y rectificador de media onda con carga inductiva y dos diodos.

V DC =

Vm (1−cos ∅) π

V DC =

Vm (1−cos ∅) π

RESULTADO SIMULACIONES: Simulaciones de primer montaje de la práctica.

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Figura3. Señal obtenida en la simulación.

La señal mostrada en amarillo muestra la señal que hay en el devanado secundario del transformador, y la señal azul muestra la señal que surge al pasar por el diodo.

Figura4. Valores medidos obtenidos

Simulación del segundo montaje de la práctica

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Figura5. Señal obtenida de la simulación circuito RL con un diodo.

La señal obtenida en amarillo es la señal que hay en el devanado secundario del transformador y la señal azul es la señal de la carga.

Figura 6. Valores medidos al colocar una carga inductiva

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Figura6. Señal obtenida de la simulación circuito RL con dos diodos.

La señal obtenida en amarillo es la señal que hay en el devanado secundario del transformador y la señal azul es la señal de la carga.

Figura 7. Valores medidos al colocar un diodo en paralelo a la carga.

ANALISIS RESULTADOS: En el diodo se puede observar el valor del voltaje inverso de este y la señal que lo representa, el voltaje de polarización inverso tiene la misma magnitud que el de la señal en la carga.

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

Resultados obtenidos de la primera parte de la práctica.

Señales obtenidas:

Figura7. Grafica obtenida por el simulador y grafica obtenida por el osciloscopio.

Datos Medidos V DC V RMS V RMS

AC

ƞ FF FR TUF 

V. Teoricos

V. medidos multímetro 11.13v

V.Simulados

11.68v

V. medidos oscilscopio 10.82v

18.38v

17v

17.5v

17.6v

14.19v

13.11

13.5v

13.57v

0.405 157% 121% 0.2854

0.405 157% 121% 0.265

0.405 157% 121% 0.286

0.405 157% 121% 0.274

Resultados obtenidos de la segunda parte de la práctica.

11.2v

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Circuito RL con un diodo

Figura8. Grafica obtenida por el simulador y grafica obtenida por el osciloscopio.

Circuito RL con dos diodos

Figura9. Grafica obtenida por el simulador y grafica obtenida por el osciloscopio.

La diferencia entre las gráficas 8 y 9, se encuentra en que la gráfica 8 la cual tiene un solo diodo en un punto alcanza a recibir un voltaje negativo debido a que el diodo deja de conducir pero como la bobina aún está descargándose, este efecto polariza el diodo de forma directa provocando que ese voltaje sea negativo mientras la bobina se acaba de descargar pero esto se ve solucionado cuando se coloca un segundo diodo en paralelo con la carga ya que mientras la bobina se esté descargando el diodo que conducirá de forma directa será el que está en paralelo con la carga.

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Datos Medidos Valor pico Valor medio Valor eficaz

V. Teoricos 36.76v 2.28v 24.6V

V.Simulados 37v 2.29v 25.1

V. medidos multímetro 33.4v 2.31v 23.5v

V. medidos oscilscopio 35.6v 2.08v 25.2v

Conclusiones -

-

El rectificador de media onda no resulta muy práctico por su baja eficiencia a menos de que se desee trabajar a muy bajas potencias. El sobredimensionamiento para un rectificador de este tipo es muy alto ya que requiere de un transformador con 4 veces más potencia de la cual se desea hacer uso (TUF=0.28). El pico negativo de voltaje que se presenta con una carga RL debido al almacenamiento de energía de la bobina puede solucionarse con un diodo volante ya que este se encarga de suministrar voltaje (proporciona un camino a la corriente) cuando la fuente no está suministrando voltaje (diodo polarizado en inversa).